JP7222492B2 - Equipment for working with arms and booms in environments with height restrictions - Google Patents

Equipment for working with arms and booms in environments with height restrictions Download PDF

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Description

本発明は、高さ制限のある環境でアームおよびブームを用いて作業を行う、油圧ショベルなどの装置に関するものである。 The present invention relates to a device such as a hydraulic excavator that uses an arm and boom to work in environments with height restrictions.

特許文献1には、油圧ショベルの安全装置として作業アタッチメントの作業高さ制限を行う手段としては、ブーム,アームなどの回動角度を揺動角検出で検出し、その検出信号をコントローラに入力するようにしている装置が多く、このような装置は非常に高価で、小型の油圧ショベルにはコスト採算面で装備することができなかったのに対し、安全装置を、作業アタッチメントにおける所要の油圧シリンダのシリンダチューブ外周部にリミットスイッチを着脱自在に取付け、そのリミットスイッチを、パイロットポンプ吐出側のパイロット回路に介設した電磁開閉弁のソレノイドに直列に接続して電気回路を形成し、また上記油圧シリンダのロッドに対し上記リミットスイッチの接触子に当接できる当接具を着脱自在に取付けて構成することが記載されている。 Patent Document 1 discloses that as a means for limiting the working height of a work attachment as a safety device for a hydraulic excavator, the rotation angle of a boom, an arm, etc. is detected by detecting a swing angle, and the detection signal is input to a controller. Such devices are very expensive and could not be installed on small hydraulic excavators in terms of cost efficiency. A limit switch is detachably attached to the outer periphery of the cylinder tube, and the limit switch is connected in series to the solenoid of the electromagnetic on-off valve interposed in the pilot circuit on the discharge side of the pilot pump to form an electric circuit. It is described that an abutting member capable of abutting against the contactor of the limit switch is detachably attached to the rod of the cylinder.

特許文献2には、フロント部材を駆動するアクチュエータの動作速度を極力落とさずに、フロント部材と上方の障害物との接触事故を確実に防止できる建設機械の作業高さ制限装置として、フロントを構成するブームとアームおよびバケットにそれぞれモニタポイントを設定すると共に、侵入禁止領域の下方に各モニタポイント毎に大きさ(距離)の異なる減速領域をそれぞれ設定し、フロントの操作時に、各モニタポイント毎に対応する減速領域に到達したか否かを判断し、各モニタポイントのいずれか1つが対応する減速領域に到達した場合、そのモニタポイントの高さに応じて減速の度合いを求め、この値を現在のアクチュエータの動作速度に乗じて該アクチュエータを減速することが記載されている。 Patent Document 2 describes a front structure as a working height limiter for construction machinery that can reliably prevent accidental contact between a front member and an obstacle above it without reducing the operating speed of an actuator that drives the front member as much as possible. In addition to setting monitor points on the boom, arm, and bucket, respectively, set a deceleration area with a different size (distance) for each monitor point below the no-entry area, and when operating the front, each monitor point It is determined whether or not the corresponding deceleration area has been reached, and if any one of the monitor points has reached the corresponding deceleration area, the degree of deceleration is obtained according to the height of that monitor point, and this value is used as the current value. is described as decelerating the actuator by multiplying the operating speed of the actuator.

実開平5-42354号公報Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-42354 特開平7-150594号公報JP-A-7-150594

油圧ショベル(バックホー)などの作業装置であって、架線下などの高さ制限のある環境で作業を行う装置においては、アームおよびブームが高さ制限内になるようにブームを上下に旋回する範囲が設定される。このため、例えば、線路などの軌道上と道路上とを走行するように設計されたダンプが軌道上で動くときに、バックホーのアームの先端に取り付けられるバケットなどの作業具とダンプの荷台とが干渉したり、十分なクリアランスを確保できないケースが発生する。 For equipment such as hydraulic excavators (backhoes) that work in environments with height restrictions such as under overhead wires, the range in which the boom can be swiveled up and down so that the arm and boom are within the height restrictions. is set. For this reason, for example, when a dump truck designed to run on a track such as a railroad track and on a road moves on the track, a working tool such as a bucket attached to the tip of the arm of the backhoe and the loading platform of the dump truck are in contact with each other. There is a case where interference or sufficient clearance cannot be secured.

本発明の一態様は、高さ制限のある環境でアームおよびブームを用いて作業を行う装置である。この装置(作業装置)は、機体と、機体に対し上下に揺動可能なブームと、ブームに対し上下に揺動可能なアームと、アームの先端に取り付けられた作業具と、ブームを上下に揺動させるブームシリンダと、アームを上下に揺動させるアームシリンダと、作業具を上下に揺動させる操作シリンダと、ブームシリンダによるブームの揺動範囲を高さ制限内に限定する第1の制限機構と、アームシリンダによるアームの揺動範囲をブームに対する上方の角度が180度未満の制限角度まで旋回可能に限定する第2の制限機構とを有する。 One aspect of the present invention is an apparatus for working with an arm and boom in environments with height restrictions. This device (work device) consists of a machine body, a boom that can swing up and down with respect to the machine body, an arm that can swing up and down with respect to the boom, a work tool attached to the tip of the arm, and a boom that can be moved up and down. A boom cylinder for swinging, an arm cylinder for swinging the arm up and down, an operation cylinder for swinging the work tool up and down, and a first limit for limiting the swinging range of the boom by the boom cylinder within the height limit. and a second limiting mechanism that limits the swinging range of the arm by the arm cylinder to a limit angle of less than 180 degrees above the boom.

アームの先端に取り付けられるバケットなどの作業具の可動範囲はブームを上下に動かすことにより確保できる。したがって、従来、アームの可動範囲はブームと水平またはそれ以下に設定される。高さ制限がある環境においては、ブームに取り付けられたアームシリンダなどのアクセサリー、またはブームとの接合部となるアームの後端部(ブランケット)がブームとともに上昇し、第1の制限機構による高さ制限の対象となる。アームシリンダによるアームの揺動範囲をブームに対する上方の角度が180度未満の制限角度まで旋回可能に限定する第2の制限機構を設けることにより、アームシリンダなどのアクセサリー、またはアームの後端部などのブームに関連する部分を高さ制限内に止めた状態で、アームの先端を高さ制限に近づけることが可能となる。このため、高さ制限がある環境において、アームの先端に取り付けられる作業具の揺動範囲を広げることができる。 The movable range of a working tool such as a bucket attached to the tip of the arm can be secured by moving the boom up and down. Therefore, conventionally, the movable range of the arm is set to be horizontal with the boom or below. In an environment with a height limit, accessories such as arm cylinders attached to the boom, or the rear end of the arm (blanket), which is the joint with the boom, rises together with the boom, and the height of the first limit mechanism increases. Subject to restrictions. By providing a second limit mechanism that limits the swing range of the arm by the arm cylinder to a limit angle of less than 180 degrees above the boom, accessories such as the arm cylinder, or the rear end of the arm, etc. It is possible to bring the tip of the arm close to the height limit while keeping the portion related to the boom within the height limit. Therefore, in an environment with height restrictions, the swing range of the work implement attached to the tip of the arm can be widened.

この作業装置は、作業具の揺動範囲を高さ制限内に止めるように、操作シリンダによる作業具の揺動範囲を限定する第3の制限機構を有してもよい。 This working device may have a third limiting mechanism for limiting the swinging range of the working tool by the operation cylinder so as to keep the swinging range of the working tool within the height limit.

作業装置の典型的な例は油圧ショベルであり、架線下で作業を行うように、機体の前後に設けられた軌道走行用の車輪と、機体の下部に設けられた地上走行体とを有する、軌道陸上兼用の作業装置であってもよい。 A typical example of a working device is a hydraulic excavator, which has wheels for track traveling provided in front and rear of the machine body and a ground carrier provided in the lower part of the machine body so as to perform work under overhead wires. It may be a track and land working device.

第2の制限機構による制限角度θ1は以下の条件(1)を満たしてもよい。
160<θ1<180・・・(1)
条件(1)の下限は、170度であってもよく、上限は175度であってもよい。
The limiting angle θ1 by the second limiting mechanism may satisfy the following condition (1).
160<θ1<180 (1)
The lower limit of condition (1) may be 170 degrees, and the upper limit may be 175 degrees.

また、作業装置は、アームを左右方向に揺動可能なオフセットシリンダをさらに有してもよい。 Moreover, the work device may further include an offset cylinder capable of swinging the arm in the left-right direction.

本発明の一例の油圧ショベルの概要を示す図。The figure which shows the outline|summary of the hydraulic excavator of an example of this invention. 従来の油圧ショベルの概要を示す図。The figure which shows the outline|summary of the conventional hydraulic excavator. アームを抜き出して示す図。The figure which extracts and shows an arm. 操作シリンダを抜き出して示す図。The figure which extracts and shows an operation cylinder.

図1に、本発明の一実施例の作業装置として、油圧ショベル(バックホー)10の概要を示している。油圧ショベル10は、エンジンおよび制御装置を含み、操作員が搭乗して油圧ショベル10を制御する機体11と、機体11に対し上下に揺動可能なブーム20と、ブーム20に対し上下に揺動可能なアーム30と、アーム30の先端に取り付けられた作業具、本例ではバケット40と、ブーム20を上下に揺動させるブームシリンダ21と、アーム30を上下に揺動させるアームシリンダ31と、バケット40を上下に揺動させる操作シリンダ41とを含む。 FIG. 1 shows an outline of a hydraulic excavator (backhoe) 10 as a working device according to one embodiment of the present invention. The hydraulic excavator 10 includes an engine and a control device, and includes a body 11 on which an operator rides and controls the hydraulic excavator 10 , a boom 20 that can swing up and down with respect to the body 11 , and a boom that swings up and down with respect to the boom 20 . a possible arm 30, a work tool attached to the tip of the arm 30, in this example a bucket 40, a boom cylinder 21 for vertically swinging the boom 20, an arm cylinder 31 for vertically swinging the arm 30, and an operation cylinder 41 for swinging the bucket 40 up and down.

さらに具体的には、機体(車両本体)11に対して起伏可能としたブーム20の先端に左右方向に移動および回動可能な回動ブーム(ブランケット)25が連結されており、ブーム20には回動ブーム25を左右方向に移動(オフセット)させるオフセットシリンダ26と、回動ブーム25をオフセットすることなく左右方向に回動させる横掘り用シリンダ27とが取り付けられている。 More specifically, a rotating boom (blanket) 25 that can move and rotate in the left-right direction is connected to the tip of a boom 20 that can be raised and lowered with respect to the machine body (vehicle body) 11 . An offset cylinder 26 that moves (offsets) the rotating boom 25 in the horizontal direction and a horizontal excavation cylinder 27 that rotates the rotating boom 25 in the horizontal direction without offsetting are attached.

アーム30は、その基端38に設けられた連結孔33によりピンを介して回動ブーム25に上下回動可能に連結されており、連結孔33の上部後方に設けられた駆動孔34に連結されたアームシリンダ31により上下に駆動されるようになっている。アームシリンダ31は回動ブーム25の上部にトラニオンマウントで揺動可能に取り付けられており、先端31aがアーム30の基端38の駆動孔34と連結されている。このため、アームシリンダ31の後端31bは回動ブーム25から上方に突き出るように支持される。 The arm 30 is vertically rotatably connected to the rotating boom 25 via a pin through a connecting hole 33 provided at the base end 38 of the arm 30 , and is connected to a driving hole 34 provided at the upper rear side of the connecting hole 33 . It is adapted to be driven up and down by the arm cylinder 31 which is mounted. The arm cylinder 31 is attached to the upper portion of the rotating boom 25 by a trunnion mount so as to be able to swing, and the tip 31a is connected to the drive hole 34 of the base end 38 of the arm 30. As shown in FIG. Therefore, the rear end 31 b of the arm cylinder 31 is supported so as to project upward from the rotating boom 25 .

アーム30の基端38には、さらに、駆動孔34の前方にバケット40を上下に回動する操作シリンダ41の支持孔35が設けられている。アーム30の先端37にリンク機構42を介してバケット40が操作シリンダ41により上下に回動可能に取り付けられている。また、回動ブーム25の上部には、架線と接触することを防止するための架線ガード29が設けられている。 A base end 38 of the arm 30 is further provided with a support hole 35 for an operation cylinder 41 for vertically rotating the bucket 40 in front of the drive hole 34 . A bucket 40 is attached to the tip 37 of the arm 30 via a link mechanism 42 so as to be vertically rotatable by an operation cylinder 41 . An overhead wire guard 29 is provided on the upper portion of the rotating boom 25 to prevent contact with the overhead wire.

この油圧ショベル10は、機体11の前後に設けられた軌道走行用の車輪12と、機体11の下部に設けられた地上走行体(クローラ)13とを有する。このため、この油圧ショベル10は、車輪12により線路2を移動することと、走行体13により地表3あるいは道路を移動することとが可能な軌道陸上兼用油圧ショベルである。さらに、架線9下などの高さ制限がある環境での作業が行えるようになっており、制限高さHの一例は4mである。高さ制限のある作業環境で安全に作業を行うために、油圧ショベル10は、ブームシリンダ21によるブーム20の揺動範囲(上下の回動範囲)を高さ制限H内に限定する第1の制限機構61を有する。第1の制限機構61は、ブーム20の先端に取り付けられた架線ガード29が制限高さHに達する高さまでブームシリンダ21が伸長することを許容する。 This hydraulic excavator 10 has wheels 12 for track traveling provided on the front and rear of the machine body 11 and a ground traveling body (crawler) 13 provided on the lower part of the machine body 11 . Therefore, the hydraulic excavator 10 is a track and land hydraulic excavator that can move on the track 2 with the wheels 12 and move on the ground surface 3 or the road with the traveling body 13 . Furthermore, work can be performed in an environment with a height limit such as under the overhead wire 9, and an example of the height limit H is 4 m. In order to safely work in a work environment with a height limit, the hydraulic excavator 10 has a first height limit H that limits the swinging range (vertical turning range) of the boom 20 by the boom cylinder 21. It has a limiting mechanism 61 . The first limit mechanism 61 allows the boom cylinder 21 to extend to a height where the overhead wire guard 29 attached to the tip of the boom 20 reaches the limit height H.

第1の制限機構61の一例は、ブームシリンダ21の伸長範囲を限定することであり、例えば、ブームシリンダ21内のピストンの可動範囲を限定するためにカラーを挿入することができる。第1の制限機構61は、ブームシリンダ21の伸長量(伸縮量)を検出するリミットスイッチであってもよく、その他の適当な制御回路あるいは制御方法であってもよい。 One example of the first limiting mechanism 61 is to limit the extent of extension of the boom cylinder 21; for example, a collar can be inserted to limit the range of motion of the piston within the boom cylinder 21. The first limit mechanism 61 may be a limit switch that detects the extension amount (extension amount) of the boom cylinder 21, or may be another suitable control circuit or control method.

油圧ショベル10は、さらに、アームシリンダ31によるアーム30の揺動範囲(上下の回動範囲)をブーム20に対する上方の角度θが180度未満の制限角度まで旋回可能に限定する第2の制限機構62を有する。本例では、油圧ショベル10は、ブーム20の前方部分の下縁(図1では延長線20xで示す)と、アーム30の下縁(図1では延長線30xで示す)との成す角度θが180度未満の制限角度θ1までアーム30を回動できる第2の制限機構62を有する。ブーム20の基準線はアーム30との連結孔33を含むブーム20の前方部分の中心線などの構造的な代表部分を示す基準線であってもよい。アーム30の基準線は、ブーム20との連結孔33と、バケット40との連結孔とを含む線などのアーム30の構造的な代表部分を示す基準線であってもよい。 The hydraulic excavator 10 further includes a second limit mechanism that limits the swing range (vertical rotation range) of the arm 30 by the arm cylinder 31 to a limit angle in which the upper angle θ with respect to the boom 20 is less than 180 degrees. 62. In this example, the excavator 10 has an angle ? It has a second limit mechanism 62 capable of rotating the arm 30 up to a limit angle θ1 of less than 180 degrees. The reference line of the boom 20 may be a reference line indicating a structurally representative portion such as the centerline of the front portion of the boom 20 including the connection hole 33 with the arm 30 . The reference line of arm 30 may be a reference line representing a structural representative portion of arm 30 , such as a line including connection hole 33 with boom 20 and connection hole with bucket 40 .

本例の第2の制限機構62は、アームシリンダ31とアーム30の基端38の連結孔33および駆動孔34の距離との組み合わせとなっており、アームシリンダ31が伸縮して最短になったときにアーム30を、ブーム20に対して制限角度θ1に引き上げることができるように駆動孔34の位置が設定されている。第2の制限機構62は、アームシリンダ31の伸長範囲を限定するものであってもよく、アームシリンダ31の伸長量(伸縮量)を検出するリミットスイッチであってもよく、その他の適当な制御回路あるいは制御方法であってもよい。 The second limiting mechanism 62 of this example is a combination of the arm cylinder 31 and the distance between the connecting hole 33 and the drive hole 34 at the proximal end 38 of the arm 30, and the arm cylinder 31 expands and contracts to the shortest distance. The position of the drive hole 34 is set so that the arm 30 can be pulled up to the limit angle θ1 with respect to the boom 20 at times. The second limit mechanism 62 may limit the extension range of the arm cylinder 31, may be a limit switch for detecting the extension amount (extension amount) of the arm cylinder 31, or may be any other suitable control mechanism. It may be a circuit or a control method.

図2に、従来の油圧ショベル90の一例を示している。この油圧ショベル90は、基本的な構成は上記の油圧ショベル10と共通し、ブーム20に対するアーム30の回動範囲が180度に設定されている。すなわち、ブーム20に対するアーム30の回動できる範囲(制限角度)θ1が180度に設定されていることに等しい。アームシリンダ31において、最もモーメントが大きくなる設計ポイントの1つは、ブーム20に対するアーム30の角度が180度の場合であり、アームシリンダ31の伸縮量はそのポイントで決定される。アームシリンダ31の可動範囲を超えると、バケット40の高さは、ブーム20の角度により主に制御される。 FIG. 2 shows an example of a conventional hydraulic excavator 90. As shown in FIG. The hydraulic excavator 90 has a basic configuration in common with the hydraulic excavator 10 described above, and the rotation range of the arm 30 with respect to the boom 20 is set to 180 degrees. That is, it is equivalent to setting the rotatable range (limit angle) θ1 of the arm 30 with respect to the boom 20 to 180 degrees. One of the design points at which the moment of the arm cylinder 31 becomes the largest is when the angle of the arm 30 with respect to the boom 20 is 180 degrees, and the amount of expansion and contraction of the arm cylinder 31 is determined at that point. Beyond the movable range of arm cylinder 31 , the height of bucket 40 is primarily controlled by the angle of boom 20 .

高さ制限がある作業環境において、従来の油圧ショベル90においては、安全のため、第1の制限機構61によりブーム20の旋回角度が制限される。しかしながら、高さ制限Hに達するのは、ブーム20に取り付けられたアクセサリー、本例では、架線ガード29またはアームシリンダ31の後端31bであり、アーム30は高さ制限Hに対して、上方に旋回の余地があることがある。機種によっては、高さ制限Hに最初に到達する部分は、アーム30の基端38の上端である可能性もあるが、その場合でも、アーム30には上方に旋回する余地があることが多い。 In a work environment with a height limit, the swing angle of the boom 20 is limited by the first limit mechanism 61 for safety in the conventional hydraulic excavator 90 . However, it is the accessory attached to the boom 20, in this example the overhead wire guard 29 or the rear end 31b of the arm cylinder 31, that reaches the height limit H, and the arm 30 rises above the height limit H. Sometimes there is room to turn. Depending on the model, the portion where the height limit H is reached first may be the upper end of the proximal end 38 of the arm 30, but even then, the arm 30 often has room to pivot upwards. .

架線下において、油圧ショベル10および90は、軌道陸上兼用の運搬車、例えば、軌道2上を走行する車輪52と、道路3を走行するタイヤ53とを備えたトラック50と共同で作業するケースがある。このとき、ブーム20を制限高さまで引き上げても、バケット40を上下に回動させたときの先端49の位置と、軌道2上のトラック50の荷台55との間に十分なクリアランスを確保できず、作業効率が大幅に低下することがある。 Under overhead lines, hydraulic excavators 10 and 90 may work together with a track-and-land carrier, such as a truck 50 having wheels 52 running on tracks 2 and tires 53 running on roads 3. be. At this time, even if the boom 20 is raised to the limit height, sufficient clearance cannot be secured between the position of the tip 49 when the bucket 40 is rotated up and down and the bed 55 of the truck 50 on the track 2. , work efficiency may be greatly reduced.

図1に戻って示すように、第2の制限機構62により、アーム30とブーム20との成す角度(上方の角度)θの制限角度θ1を180度未満に設定することにより、アームシリンダ31により、ブーム20に対してアーム30を反り返るように回転(回動)することができる。このため、バケット40の旋回の中心となるアーム30の先端37の位置を制限高さHにより近づけることが可能となり、バケット40を上下に回動させたときの先端49の位置と、軌道2上のトラック50の荷台55との間に十分なクリアランスDを確保することができる。例えば、作業半径6.5m程度、バケット容量0.25mの小型の油圧ショベルにおいて、高さ制限Hが4mの環境で、バケット40の先端49の通過位置を数100mm程度(例えば、300mm程度)上昇させることができる。 As shown in FIG. 1 again, by setting the limit angle θ1 of the angle (upper angle) θ between the arm 30 and the boom 20 to less than 180 degrees by the second limit mechanism 62, the arm cylinder 31 , the arm 30 can be rotated (rotated) so as to warp with respect to the boom 20 . Therefore, the position of the tip 37 of the arm 30, which is the center of the swing of the bucket 40, can be brought closer to the limit height H, and the position of the tip 49 when the bucket 40 is rotated up and down and the position of the tip 49 on the track 2 can be adjusted. A sufficient clearance D can be ensured between the truck 50 and the loading platform 55 of the truck 50 . For example, in a small hydraulic excavator with a working radius of about 6.5 m and a bucket capacity of 0.25 m 3 , in an environment where the height limit H is 4 m, the passing position of the tip 49 of the bucket 40 is about several 100 mm (for example, about 300 mm). can be raised.

アーム30とブーム20との成す角度θの制限角度θ1は、アーム30の先端37が高さ制限Hに達するまで小さくしてもよい。一方、アーム30の先端37が高さ制限Hに近づくと、作業具(アタッチメント)であるバケット40の旋回半径が限定され、溝堀りなどの作業に支障をきたす可能性がある。したがって、上述したように、第2の制限機構62による制限角度θ1は以下の条件(1)を満たしてもよい。
160<θ1<180・・・(1)
条件(1)の下限は、165度であってもよく、170度であってもよく、上限は175度であってもよい。
The limit angle θ1 of the angle θ between the arm 30 and the boom 20 may be reduced until the tip 37 of the arm 30 reaches the height limit H. On the other hand, when the tip 37 of the arm 30 approaches the height limit H, the turning radius of the bucket 40, which is a working tool (attachment), is limited, which may interfere with work such as grooving. Therefore, as described above, the limiting angle θ1 by the second limiting mechanism 62 may satisfy the following condition (1).
160<θ1<180 (1)
The lower limit of condition (1) may be 165 degrees or 170 degrees, and the upper limit may be 175 degrees.

図3に、アーム30を抜き出して示している。アーム30は、基端38に、下側から順番に配置された、ブーム20との連結孔33と、アームシリンダ31の先端31aと連結される駆動孔34と、操作シリンダ41に連結される支持孔35とを含む。また、アーム30の先端37にバケット40との連結孔39を含む。アーム30の基端38の連結孔33と駆動孔34との距離Gを調整して、アームシリンダ31の伸縮によるアーム30の回転角度を大きくすることにより、第2の制限機構62により制限角度θ1を、条件(1)を満たすように設定してもよい。例えば、従来の油圧ショベル90のアーム30の距離Gに対する本例の油圧ショベル10のアーム30の距離Gの短縮量ΔGを以下の条件(2)を満たすように設定してもよい。
0.025<ΔG/G<0.05・・・(2)
また、アーム30の有効長(例えば、ブーム20との連結孔33と、バケット40との連結孔(先端側)39との距離)Wに対し、短縮量ΔGを以下の条件(3)を満たすように設定してもよい。
0.006<ΔG/W<0.015・・・(3)
The arm 30 is extracted and shown in FIG. The base end 38 of the arm 30 has a connecting hole 33 connected to the boom 20, a drive hole 34 connected to the tip 31a of the arm cylinder 31, and a support connected to the operation cylinder 41, which are arranged in order from the bottom. and holes 35 . Also, a connecting hole 39 with the bucket 40 is included at the tip 37 of the arm 30 . By adjusting the distance G between the connecting hole 33 of the proximal end 38 of the arm 30 and the drive hole 34 to increase the rotation angle of the arm 30 due to the expansion and contraction of the arm cylinder 31, the second limiting mechanism 62 limits the angle θ1. may be set so as to satisfy the condition (1). For example, the shortening amount ΔG of the distance G of the arm 30 of the hydraulic excavator 10 of this example with respect to the distance G of the arm 30 of the conventional hydraulic excavator 90 may be set so as to satisfy the following condition (2).
0.025<ΔG/G<0.05 (2)
Also, the effective length of the arm 30 (for example, the distance between the connecting hole 33 with the boom 20 and the connecting hole (front end side) 39 with the bucket 40) W, the shortening amount ΔG satisfies the following condition (3). can be set as
0.006<ΔG/W<0.015 (3)

一例では、アーム30の有効長Wが1500~1550mm程度の場合に、従来の連結孔33と駆動孔34との距離Gは410~420mm程度であり、この距離Gを400mm程度、すなわち、短縮距離ΔGを10~20mm程度にすることにより第2の制限機構62による制限角度θ1を180度未満の適切な値に設定できる。 As an example, when the effective length W of the arm 30 is about 1500 to 1550 mm, the distance G between the conventional connecting hole 33 and the drive hole 34 is about 410 to 420 mm. By setting ΔG to about 10 to 20 mm, the limit angle θ1 by the second limit mechanism 62 can be set to an appropriate value less than 180 degrees.

アーム30のブーム20との連結孔33と駆動孔34との距離Gを縮めることにより、駆動孔34がアーム30の先端37の方向にシフトする。このため、従来の油圧ショベル90に対して本例の油圧ショベル10の駆動孔34と支持孔35との距離Fが短くなってもよい。また、駆動孔34と先端の連結孔39との距離Eが短くなってもよい。 By shortening the distance G between the connecting hole 33 of the arm 30 and the boom 20 and the drive hole 34 , the drive hole 34 is shifted toward the tip 37 of the arm 30 . Therefore, the distance F between the drive hole 34 and the support hole 35 of the hydraulic excavator 10 of this embodiment may be shorter than that of the conventional hydraulic excavator 90 . Also, the distance E between the drive hole 34 and the connecting hole 39 at the tip may be shortened.

この油圧ショベル10は、操作シリンダ41によるバケット(作業具)40の揺動範囲(上下に回動する範囲)を限定する第3の制限機構63を含む。図4に、第3の制限機構63の一例を示している。図4(a)に示すように、縮んだときの長さL1と、伸びたときの長さL2とに伸縮する操作シリンダ41のピストンに、図4(b)に示すようにカラー65を挿入することにより、縮んだときの長さL3を、長さL1よりも長くできる。これにより、操作シリンダ41によりバケット40を上方に旋回する角度を限定できる。一方、伸びたときの長さL2は同じに設定できるのでバケット40の下方の旋回角度は維持できる。第3の制限機構63は、操作シリンダ41の伸長量(伸縮量)を検出するリミットスイッチであってもよく、その他の適当な制御回路あるいは制御方法であってもよい。 The hydraulic excavator 10 includes a third limiting mechanism 63 that limits the swinging range (the range of vertical rotation) of the bucket (work implement) 40 by the operation cylinder 41 . FIG. 4 shows an example of the third limiting mechanism 63. As shown in FIG. As shown in FIG. 4(a), a collar 65 is inserted as shown in FIG. 4(b) into the piston of the operation cylinder 41 which expands and contracts to a length L1 when contracted and a length L2 when expanded. By doing so, the length L3 when shrunk can be made longer than the length L1. As a result, the angle at which the bucket 40 is turned upward by the operation cylinder 41 can be limited. On the other hand, since the length L2 when extended can be set to be the same, the lower turning angle of the bucket 40 can be maintained. The third limit mechanism 63 may be a limit switch that detects the extension amount (extension amount) of the operation cylinder 41, or may be another suitable control circuit or control method.

上記に説明したように、本例の油圧ショベル10においては、アーム30とブーム20との成す角度(上方の角度)θの制限角度θ1を180度未満に設定する第2の制限機構62を設けることにより、ブーム20の高さ制限を維持しながらアーム30の旋回範囲を上方に延ばし、バケット40の可動範囲を上方に広げることができる。このため、高さ制限のある作業環境において、バケット40の可動範囲を上方に広げ、トラック50の荷台55に対するクリアランスを確保するなど、高さ制限がある環境における作業効率を向上できる。 As described above, in the hydraulic excavator 10 of this example, the second limiting mechanism 62 is provided to set the limiting angle θ1 of the angle (upper angle) θ between the arm 30 and the boom 20 to less than 180 degrees. As a result, the swivel range of the arm 30 can be extended upward while the height limit of the boom 20 is maintained, and the movable range of the bucket 40 can be extended upward. Therefore, in a working environment with a height restriction, the working efficiency in an environment with a height restriction can be improved, such as by widening the movable range of the bucket 40 upward and securing clearance for the truck 50 with respect to the bed 55 .

なお、上記では、アーム30の先端に装着される作業具(アタッチメント)の一例として溝堀り用のバケットを示しているが、台形バケット、スケルトンバケットなどの様々な種類のバケットであってもよく、さらに、バケットに限らず、クラッシャーなどであってもよい。また、作業装置の、ブーム20とアーム30との組み合わせは1対に限らず2対あるいはそれ以上を含んでいてもよい。作業装置は、典型的には油圧ショベルであり、バックホー(バックホウ)、ディガ-、エクスカベータなどと称される作業装置であってもよい。 In the above, a ditching bucket is shown as an example of a working tool (attachment) attached to the tip of the arm 30, but various types of buckets such as a trapezoidal bucket and a skeleton bucket may be used. Furthermore, it is not limited to a bucket, and may be a crusher or the like. Moreover, the combination of the boom 20 and the arm 30 of the work device is not limited to one pair, and may include two or more pairs. The working device is typically a hydraulic excavator, and may be a working device called a backhoe, a digger, an excavator, or the like.

10 油圧ショベル、 20 ブーム、 30 アーム、 40 バケット 10 hydraulic excavator, 20 boom, 30 arm, 40 bucket

Claims (6)

機体と、
前記機体に対し上下に揺動可能なブームと、
前記ブームに対し上下に揺動可能なアームと、
前記アームの先端に取り付けられた作業具と、
前記ブームを上下に揺動させるブームシリンダと、
前記アームを上下に揺動させるアームシリンダと、
前記作業具を上下に揺動させる操作シリンダと、
前記ブームシリンダによる前記ブームの揺動範囲を、前記ブームの先端に取り付けられた架線ガードが高さ制限に達する範囲内に限定する第1の制限機構と、
前記アームシリンダによる前記アームの揺動範囲を前記ブームに対する上方の角度が180度未満の制限角度まで旋回可能に限定する第2の制限機構とを有する、作業装置。
Airframe and
a boom that can swing up and down with respect to the airframe;
an arm that can swing up and down with respect to the boom;
a working tool attached to the tip of the arm;
a boom cylinder for vertically swinging the boom;
an arm cylinder for vertically swinging the arm;
an operation cylinder for vertically swinging the work implement;
a first limit mechanism that limits the swinging range of the boom by the boom cylinder to a range in which an overhead wire guard attached to the tip of the boom reaches a height limit;
and a second limiting mechanism for limiting the swinging range of the arm by the arm cylinder to a limit angle of less than 180 degrees above the boom.
請求項1において、
前記操作シリンダによる前記作業具の揺動範囲を限定する第3の制限機構を有する、作業装置。
In claim 1,
A working device comprising a third limiting mechanism for limiting a swinging range of the working tool by the operating cylinder.
請求項1または2において、
当該作業装置は、油圧ショベルである、作業装置。
In claim 1 or 2,
A work device, wherein the work device is a hydraulic excavator.
請求項1ないし3のいずれかにおいて、
前記機体の前後に設けられた軌道走行用の車輪と、
前記機体の下部に設けられた地上走行体とを有する、作業装置。
In any one of claims 1 to 3,
Wheels for track running provided in front and rear of the airframe;
A work device having a ground traveling body provided at a lower portion of the machine body.
請求項1ないし4のいずれかにおいて、
前記制限角度θ1が以下の条件を満たす、作業装置。
160<θ1<180
In any one of claims 1 to 4,
The working device, wherein the limit angle θ1 satisfies the following conditions.
160<θ1<180
請求項1ないし5のいずれかにおいて、
前記アームを左右方向に揺動可能なオフセットシリンダをさらに有する、作業装置。
In any one of claims 1 to 5,
A working device further comprising an offset cylinder capable of swinging the arm in the left-right direction.
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